Pod ovim se podrazumeva oprema na biogas postrojenju kojom se omogućava skladištenje, priprema i manipulacija supstratima, zatim oprema u kojoj se proizvodi i skladišti biogas, te prerađuje i skladišti ostatak fermentacije. Na savremenim biogas postrojenjima ova oprema je koncipirana tako da omogućava potpunu automatizaciju rada biogas postrojenja. Dakle, obuhvata i opremu za kontrolu i upravljanje procesom. Drugim rečima, u opremu za proizvodnju biogasa spadaju sve komponente osim onih za primenu, tj. za energetsko korišćenje proizvedenog biogasa.
Oprema za proizvodnju biogasa koja se koristi na biogas postrojenjima je veoma raznovrsna, te postoje brojne moguće kombinacije. Konfiguracija biogas postrojenja najviše zavisi od vrste i karakteristike korišćenih supstrata. U ovom potpogla vlju prikazani su generalni pregled i principi rada pojedinih komponenti.
Pojedine firme investitorima nude postrojenja po sistemu ključ u ruke, što znači da sprovode poslove od planiranja, projektovanja, izgradnje, pa sve do puštanja u pogon postrojenja i obuke rukovaoca. Prednosti su funkcionalnost i optimalni uslovi rada, koji su provereni i unapređeni na prethodno izgrađenim postrojenjima. Međutim, nije moguć odabir drugih vrsta komponenata kada postoje specifični zahtevi za datog investitora, ili kada mogu da se smanje troškovi kupovinom jevtinijih komponenti drugog proizvođača.
Skladištenje, priprema i manipulacija supstrata
Kada se govori o skladištenju, pripremi i manipulaciji supstrata, principi i oprema koja se koriste, različiti su za tečne i čvrste supstrate. U tečne supstrate ubrajaju se stajnjak i npr. otpadne vode sa znatnim sadržajem organske materije, a ovi supstrati mogu da se pumpaju. U čvrste supstrate svrstavaju se čvrsti stajnjak, razne vrste silaže, otpad prehrambene industrije i komunalni čvrsti organski otpad.
Tečni supstrati se na biogas postrojenju privremeno skladište u predjami. To je rezervoar čija je zapremina dovoljna da primi jednonedeljnu količinu tečnog supstrata koji se ubacuje u fermentor. Najčešće se izgrađuju od betona i postavljaju u zemlju da ne zauzimaju prostor. Tečni supstrati se sa udaljenog mesta do biogas postrojenja transportuju cisternama. U slučaju da je njihovo mesto nastajanja relativno blizu biogas postrojenja, transportuju se pumpama i cevovodima. Pumpe i cevovodi koriste se i za manipulaciju na samom biogas postrojenju (transport iz predjame do fermentora, iz fermentora do rezervoara ostatka fermentacije). Da bi se pumpama produžio vek trajanja i da bi se sačuvale od mogućih havarija, pre ulaska u pumpu, supstrati se usitnjavaju, a po potrebi se odvajaju čvrsta tela, na primer, kamenje i pesak.
Čvrsti supstrati najčešće se privremeno skladište u trenč silosima. Nakon siliranja, silaža kukuruza se transportuje do trenč silosa i priprema. Priprema se sastoji od sabijanja i prekrivanja folijom da se spreči oksidacija i na taj način aerobno razlaganje organske materije (čime se smanjuje potencijalni prinos biogasa iz supstrata). Iz trenč silosa silaža se pomoću univerzalnog manipulatora (telehendlera) ili traktora sa prednjim utovarivačem s uređajem za izuzimanje silaže prihvata, te ubacuje u dozator za čvrste supstrate, koji pužnim transporterom čvrsti supstrat ubacuje u fermentor.
Fermentori
Fermentori su hermetički rezervoari u kojima se obezbeđuju optimalni uslovi za proces anaerobne fermentacije. Mogu da se klasifikuju prema pogonskim uslovima u kojima rade, ili prema izvedbi.
Ako se sve četiri faze anaerobne fermentacije odvijaju u jednom fermentoru, onda je biogas postrojenje jednostepeno.
Ako se u prvom fermentoru odvijaju hidroliza i kiselinska faza, a druge faze su prostorno razdvojene i odvijaju se u narednom fermentoru, onda je biogas postrojenje dvostepeno. U dvostepenom
postrojenju bolje se podešavaju uslovi za određene grupe bakterija i postiže se veća razgradivost supstrata. Fermentori se najčešće nalaze u rednoj vezi (supstrat nakon određenog vremena zadržavanja u prvom fermentoru prelazi u naredni, gde se nastavlja proces fermentacije).
Prednosti i nedostaci rada fermentora u svakom od tri temperaturna režima. Najveći broj izvedenih postrojenja radi u mezofilnom režimu (Anonim, 2006). Postrojenja sa termofilnim režimom rada
najčešće sadrže i jedan fermentor sa mezofilnim režimom.
Klasifikaciju na mokru i suvu fermentaciju određuje sadržaj suve mase supstrata. Mokra fermentacija se primenjuje kada supstrat može da se transportuje pumpama, a sadržaj suve mase iznosi
maksimalno 20 % (Al Seadi et al, 2008).
Fermentori sa mokrom fermentacijom rade u kontinualnom pogonu, a tipični supstrati koji se tada koriste su čvrsti i tečni stajnjak, energetske biljke i otpad iz prehrambene industrije. Suva fermentacija primenjuje se kada je sadržaj suve mase u supstratu iznad 35 % (Al Seadi et al, 2008), a tada se koriste šaržni fermentori.
Način doziranja supstrata u velikoj meri utiče na proces anaerobne fermentacije. Šaržni fermentor se u potpunosti ispunjava svežim supstratima, koji se u njemu zadržavaju do završetka procesa fermentacije. Nakon toga, uklanja se celokupna masa ostatka fermentacije, osim minimalne količine koja služi za inokulaciju (sadrži anaerobne bakterije za sledeće punjenje). Veliki nedostatak jeste vremenski neujednačena produkcija i kvalitet biogasa, kao i otežano pražnjenje fermentora. Većina biogas postrojenja imaju kontinualni tip fermentora, u koje se supstrat dozira više puta u toku dana (iz predjame za stajnjak ili dozatora za čvrste supstrate). Ista količina koja se unosi u fermentor i izlazi iz njega, a to se najčešće obezbeđuje ispunjenjem supstrata u fermentoru do prelivnog nivoa. Kontinualni fermentor prazni se jedino prilikom sprovođenja popravki. U ovim fermentorima postižu se ujednačena produkcija i kvalitet biogasa. Detalji navedenih tipova fermentora i principi njihovog funkcionisanja mogu da se nađu u Anonim (2006).
Zagrevanje fermentora je neophodno zbog održavanja konstantne temperature. Uzroci koji utiču na promenu temperature u fermentoru su: gubitak toplote zbog sezonskih i dnevnih niskih spoljašnjih temperatura, pojava temperaturnih zona po visini fermentora, unos svežeg supstrata niže temperature. Zbog niskih spoljašnjih temperatura, fermentor gubi toplotu preko zidova oko kojih s unutrašnje strane dolazi do sniženja temperature supstrata. I po visini fermentora javljaju se različite temperaturne zone,usled kretanja toplije mase ka površini. Ova temperaturna nehomogenost prevazilazi se pravilnim rasporedom i različitim intenzitetom zagrevanja grejnih tela u fermentoru, ali i mešanjem supstrata.
Sveži supstrat je obično pre unošenja u fermentor na nižoj temperaturi od temperature fermentacije, a sadržaj fermentora se hladi njegovim unošenjem. Cilj je da se temperaturna odstupanja od zadate temperature fermentacije svedu na najmanju moguću meru.
Postoji više načina za održavanje zadate temperature u fermentoru, a koristi se otpadna toplotna energija iz kogenerativnog postrojenja. U svim slučajevima potrebno je da se fermentor spolja termički izoluje. Neophodna količina toplotne energije za zagrevanje fermentora iznosi najviše 25% od ukupno proizvedene količine (Effenberger et al, 2009a), a zavisi od materijala i oblika fermentora, te kvaliteta izolacije. Na najvećem broju biogas postrojenja unutrašnjost fermentora se zagreva pomoću toplovodnih cevi, a svež supstrat pre unošenja predgreva u eksternom razmenjivaču toplote. Ovo je istovremeno i najefikasniji sistem kojim se postižu minimalne temperaturne oscilacije (Anonim, 2006).
Postoje i druge mogućnosti zagrevanja fermentora. Ovi koncepti ređe se sreću u praksi, a razlikuju se po tome da li se i na koji način zagrevaju sveži supstrat i/ili unutrašnjost fermentora.
Poznato je da u procesu anaerobne fermentacije dolazi do samozagrevanja. Zbog toga, kada su u letnjim mesecima spoljašnje temperature visoke, potrebno je nekada čak hladiti unutrašnjost fermentora. To se postiže protokom hladne vode kroz cevovod u unutrašnjosti fermentora, koji se inače koristi za grejanje.
Mešanje sadržaja fermentora pasivno se ostvaruje ubacivanjem svežeg supstrata, konvekcionim strujanjem supstrata i podizanjem mehurića proizvedenog biogasa. Ovo nije dovoljno, pa se primenjuje aktivno mešanje: mehaničko, hidrauličko ili pneumatsko.
Većina postrojenja primenjuje mehaničko mešanje. Potopljene propelerske mešalice, čiji se elektromotori nalaze u supstratu, imaju dve do tri lopatice. Drugi tip su mešalice sa dugačkim vratilom. Elektromotor je van fermentora, a propeleri zaronjeni u supstrat. Varijacija ovog tipa mešalica je aksijalni mešač, koji se postavlja centralno u odnosu na bazu cilindričnog i vertikalnog fermentora. Treći tip mešalica su pedalne, kod kojih se elektromotor takođe nalazi izvan fermentora.
Izvor: BIOGAS TEHNOLOGIJA (ISBN 978-86-7892-434-7)
Autori: M. Martinov, K. Kovacs, Đ. Đatkov